کاربید زیرکونیوم

کاربید زیرکونیوم (ZrC) یک ماده سرامیکی نسوز بسیار سخت است، که به‌صورت تجاری برای ابزارهای برش استفاده می‌شود.

این کار معمولاً با پخت (فرایند فشرده‌سازی و تشکیل یک جرم جامد از مواد به وسیله گرما یا فشار بدون ذوب شدن آن تا حد مایع شدن) انجام می‌شود.

خصوصیات و ویژگی‌های کاربید زیرکونیوم

کاربید زیرکونیوم از نظر ظاهری به صورت پودر فلزی خاکستری با ساختار بلوری مکعبی وجود دارد.

بسیار مقاوم در برابر خوردگی است. این کاربید عضو سرامیک‌های فوق العاده با درجه حرارت بالا یا (UHTC) است. با توجه به وجود پیوند فلزی، ZrC دارای هدایت حرارتی ۲۰٫۵ W/m·K و رسانایی الکتریکی ~۴۳ μΩ·cmکه هر دوی این‌ها مشابه فلز زیرکونیوم هستند.

پیوند کووالانسی قوی Zr-C به این ماده نقطه ذوب بسیار بالایی (~۳۵۳۰ °C)، مدول بالا (~۴۴۰ GPa) و سختی (۲۵ GPa) می دهد.

کاربید زیرکونیوم (۶٫۷۳ g/cm3) در مقایسه با سایر کاربید‌ها مانند کاربید تنگستن (۱۵٫۸ g/cm3) دارای چگالی پایین می‌باشد.

مانند اکثر کاربیدهای فلزات نسوز، کاربید زیرکونیوم نیز زیر مقدار استوکیومتری است، یعنی دارای جای خالی کربن است.

کاربیدهای فلزی گروهIVA ، TiC ، ZrC و SiC عملاً نسبت به اسیدهای قوی آبی (HCl) و باز‌های آبی قوی (NaOH) حتی در ۱۰۰ درجه سانتیگراد اکنش نمی‌دهند، با این حال، ZrC با HF واکنش نشان می‌دهد.

مخلوط کاربید زیرکونیوم و کاربید تانتالیم ماده مهم سرمت است.

موارد کاربر کاربید زیرکونیوم

کاربید زیرکونیوم فاقد هافنیوم و کاربید نیوبیوم را می توان به عنوان پوشش‌های نسوز در راکتورهای هسته‌ای استفاده کرد. به دلیل داشتن سطح مقطع جذب نوترون کم و حساسیت ضعیف در برابر تابش، استفاده از آن به عنوان پوشش دی اکسید اورانیوم و ذرات دی اکسید توریم از سوخت هسته‌ای است. این پوشش معمولاً با ترسیب بخار شیمیایی در یک راکتور با بستر سیال انجام می‌شود.

همچنین از آن به عنوان ساینده، روکش، در مخمر و ابزار برش استفاده می شود.

روش‌های تولید کاربید زیرکونیوم

کاربید زیرکونیوم از چند طریق قابل ساخت است.

یک روش واکنش کربوترمیک زیرکونیا توسط گرافیت است. این روش منجر به تولید پودر کاربید زیرکونیوم می‌شود. ZrC متراکم را می‌توان با پخت کردن پودر ZrC در دمای بالاتر از ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد ساخت.

افزایش فشار ZrC می‌تواند دمای پخت را پایین بیاورد و در نتیجه به تولید ZrC دانه ریز با دانه کاملاً متراکم کمک می‌کند.

روش دیگر ساخت ZrC، ترسیب بخار شیمیایی است.

این کار با گرم کردن یک اسفنج زیرکونیوم و تجزیه گاز هالید از طریق آن حاصل می‌شود.

مقاومت ضعیف در برابر اکسیداسیون در دماهای بالای ۸۰۰ درجه سانتیگراد کاربردهای ZrC را محدود می کند.

یکی از راه های بهبود مقاومت در برابر اکسیداسیون ZrC، ساخت کامپوزیت‌ها آن است. کامپوزیت‌های مهم ارائه شده کامپوزیت ZrC-ZrB2 و ZrC-ZrB2-SiC هستند. این کامپوزیت‌ها می‌توانند تا ۱۸۰۰ درجه سانتیگراد کار کنند. روش دیگر برای بهبود این امر، استفاده از ماده دیگری به عنوان لایه مانع مانند ذرات سوخت TRISO است.

منابع

https://en.wikipedia.org/wiki/Zirconium_carbide

https://www.researchgate.net/publication/229653039_Deposition_Mechanism_for_Chemical_Vapor_Deposition_of_Zirconium_Carbide_Coatings

https://www.mdpi.com/1996-1944/9/7/577

https://link.springer.com/article/10.1023%2FB%3AJMSC.0000041702.76858.a7

The post کاربید زیرکونیوم appeared first on پیشگامان شیمی.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *